Kompaktowy laser, precyzyjna drukarka, wykorzystanie mączki granitowej, kask z biodegradowalnych materiałów oraz proekologiczny dom z tektury – takimi projektami zajmą się laureaci konkursu „Lider” organizowanego przez NCBR. Pięciu naszych naukowców dostało na swoje badania blisko 7,5 mln zł.

O grant z programu „Lider” mogą starać się doktoranci i nauczyciele akademiccy nieposiadający stopnia doktora oraz doktorzy, w tym habilitowani, którzy uzyskali ten stopień naukowy nie wcześniej niż w ciągu ostatnich siedmiu lat.

Program wspiera młodych naukowców w samodzielnym planowaniu prac badawczych i zarządzaniu własnym zespołem badawczym podczas realizacji projektów, których wyniki mogą mieć praktyczne zastosowanie i mają potencjał wdrożeniowy.

Kompaktowy laser usprawni diagnostykę

Maksymalne dofinansowanie w wysokości 1,5 mln zł otrzymał dr hab. inż. Grzegorz Soboń, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, który zrealizuje projekt „Kompaktowy laser światłowodowy do wielofotonowego obrazowania biomedycznego”.

Zakłada on opracowanie kompaktowego lasera światłowodowego, emitującego ultrakrótkie (femtosekundowe) impulsy z zakresu spektralnego na pograniczu światła widzialnego i bliskiej podczerwieni (760-780 nm), który znajdzie zastosowanie w diagnostyce medycznej m.in. obrazowaniu biomedycznym i mikroskopii wielofotonowej.

Głównym obszarem zastosowań proponowanego rozwiązania jest szeroko pojęta mikroskopia optyczna, w szczególności obrazowanie biomedyczne, techniki takie jak wielofotonowa mikroskopia fluorescencyjna czy oftalmoskopia. Aplikacje te wymagają zastosowania źródeł światła o bardzo wyspecjalizowanych parametrach.

– Dalszy rozwój tych technik, a co za tym idzie – postęp w wybranych obszarach biomedycyny czy okulistyki, uzależniony jest od dostępności laserów o odpowiednich parametrach – mówi prof.  Grzegorz Soboń. – Projekt rozwiąże istniejący, istotny problem, jakim jest wyraźny brak źródeł laserowych w pełni zaspokajających potrzeby wymienionych aplikacji. W ramach dofinansowania powstanie w pełni funkcjonalne urządzenie na najwyższym poziomie gotowości technologicznej (TRL 9), zweryfikowane w docelowej aplikacji.

Projekt rozpisany jest na trzy lata i będzie realizowany przez czteroosobowy zespół naukowców z Politechniki Wrocławskiej. W prace zaangażowani będą również naukowcy z Międzynarodowego Centrum Badań Oka ICTER w Warszawie, którzy rozwijają techniki nieinwazyjnego badania ludzkiego oka.

– Realizacja projektu zaowocuje opracowaniem rozwiązania o dużym potencjale komercjalizacyjnym, o parametrach unikalnych na rynku, zaspokajającego potrzeby przyszłych użytkowników. Odbiorcami rozwiązania mogą być laboratoria i instytuty badawcze w dziedzinie biofotoniki, centra kliniczne, a także innowacyjne firmy pracujące nad urządzeniami do diagnostyki medycznej – podkreśla prof. Grzegorz Soboń.

Jak wykorzystać mączkę granitową?

Dr hab. inż. Łukasz Sadowski, prof. uczelni z Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego na projekt „Wykorzystanie odpadowej mączki granitowej do produkcji wybranych wyrobów budowlanych” otrzymał prawie 1,5 mln zł.

– Chcemy określić przydatność odpadowej mączki granitowej do produkcji takich wyrobów budowlanych jak kompozyty cementowe i posadzki epoksydowe. Z kolei celem aplikacyjnym jest opracowanie technologii wykorzystania odpadowej mączki granitowej do produkcji wyrobów budowlanych mogącej znaleźć praktyczne zastosowanie w budownictwie – mówi prof. Łukasz Sadowski.

Projekt również został rozpisany na trzy lata i w całości będzie realizowany na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego. Zainteresowanie komercjalizacją i wynikami projektu już wykazało kilka firm z sektora budowlanego.

Dom z papieru

Z kolei dr inż. arch. Jerzy Łątka z Wydziału Architektury na realizację projektu „Mobilny Ekologiczny Dom z Tektury - prace B+R nad zastosowaniem materiałów pochodzenia celulozowego w architekturze” otrzymał ponad 1,4 mln zł. Zamierza opracować innowacyjny system konstrukcyjny niewielkiej zabudowy mieszkaniowej z proekologicznych materiałów.

– Efektem będzie jednostka demonstracyjna TECH, która jako pełnoprawny obiekt budowalny będzie zamieszkiwana lub użytkowana przez kilkanaście miesięcy, w czasie których konstrukcja zostanie poddana badaniom w warunkach rzeczywistych – mówi dr Jerzy Łątka.

Badania będą prowadzone przez trzy lata w interdyscyplinarnym zespole składającym się ze specjalistów z różnych dyscyplin naukowych. Do projektu zaproszeni zostali:

• Agata Jasiołek (Wydział Architektury) specjalizująca się w projektowaniu i badaniu przegród budowlanych z komponentów pochodzenia celulozowego,
• Aleksandra Klimek (Wydział Elektroniki) zajmująca się akustyką przegród budowlanych,
• Paweł Noszczyk (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego), którego domeną jest fizyka cieplna budynków,
• Anna Karolak (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego) specjalistka ds. wytrzymałości materiałów,
• dr inż. Paweł Niewiadomski (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego) zajmujący się zagadnieniami mechaniki budowli.

Oprócz tego zatrudnionych zostanie dwoje studentów z Wydziału Architektury i Wydziału Chemii.

Partnerami w projekcie są także producenci wyrobów papierniczych, firmy: Schumacher Packaging (tektura falista), Corex (tuleje papierowe), Sanex (płyty o strukturze plastra miodu), TOP (tektura lita).

Kask z biodegradowalnych materiałów

Prawie 1,5 mln zł na swój projekt zyskał także dr inż. Paweł Kaczyński z Katedry Obróbki Plastycznej, Spawalnictwa i Metrologii na Wydziale Mechanicznym. Razem ze swoim zespołem zamierza opracować nowy rodzaj struktury energochłonnej na bazie materiałów biodegradowalnych, która zostanie zastosowana w sportowych kaskach. Będzie pochłaniać energię poprzez plastyczne, wielomiejscowe fałdowanie, co jest najefektywniejszym sposobem.

– Ten mechanizm jest już powszechnie stosowany np. w motoryzacji i może być z powodzeniem adoptowany do kasków sportowych – opowiada dr Kaczyński. – Dzięki temu możliwe będzie zwiększenie bezpieczeństwa użytkowników i uzyskiwanie niższych przeciążeń oddziałujących na mózg podczas zderzeń. Dodatkowo użytkownicy będą mogli samodzielnie wymieniać wkładki, bo nie będzie to wymagało specjalistycznej wiedzy czy umiejętności.Zespół opracuje więc także nowy rodzaj połączeń rozłącznych, który zapewni łatwy i pewny montaż i demontaż wkładek bez użycia specjalistycznego oprzyrządowania. – Wytrzymałość złącz będzie na tyle niska, że możliwa będzie instalacja struktur energochłonnych bez znacznego wysiłku i ich wstępnego odkształcenia, a jednocześnie na tyle duża, że zapobiegnie niekontrolowanemu przemieszczaniu się wkładek względem skorupy kasku podczas codziennego użytkowania – dodaje kierownik projektu.

W planach jest też wykonanie rzeczywistej prototypowej serii kasków i poddanie jej badaniom zgodnie z normami oraz przygotowanie zwalidowanej symulacji numerycznej (porównania z rzeczywistym eksperymentem i określenia błędu symulacji), co pozwoli na testowanie prototypów jeszcze przed ich wykonaniem i znacząco przyspieszy wdrożenie rezultatów projektu.

W zespole będą pracować: dr inż. Jakub Krawczyk, mgr inż. Mateusz Skwarski i dr inż. Anna Dmitruk z Wydziału Mechanicznego oraz dr inż. Joanna Ludwiczak z Wydziału Inżynierii Środowiska.

Drukarka do wyjątkowej elektroniki

Prawie 1,5 mln zł na swój projekt zyskał też dr inż. Marcin Winnicki z Katedry Obróbki Plastycznej, Spawalnictwa i Metrologii na Wydziale Mechanicznym. Dzięki temu powstanie „Sonic Jet - precyzyjna drukarka do wytwarzania elastycznej elektroniki”.

– Realizując przez ostatnie trzy lata inny projekt badawczy dotyczący mechanizmu łączenia submikronowych cząstek ceramicznych w procesie natryskiwania zimnym gazem, natknąłem się na różne zagadnienia i techniki nanoszenia warstw z bardzo drobnych materiałów – opowiada dr Winnicki, który jest specjalistą inżynierii materiałowej. – Jeden z przypadków dotyczył elektroniki drukowanej z atramentów zawierających nanocząstki srebra lub miedzi. Okazuje się, że wady występujące w strukturze powłok znacznie ograniczają ich właściwości, np. przewodność elektryczną. Dlatego postanowiłem zająć się tym zagadnieniem. Zamierzamy zbudować drukarkę, która będzie w stanie wykonać wysokiej jakości ścieżki przewodzące o szerokości w przedziale 50-200 µm.

Drukarka posłuży do wytwarzania tzw. elastycznej elektroniki, czyli elementów drukowanych na podłożach elastycznych, np. na cienkich foliach polimerowych. Pozwoli to na rozszerzenie zastosowań wydruków, np.  w smartfonach czy telewizorach z elastycznym ekranem, elastycznych modułach fotowoltaicznych, inteligentnych opakowaniach i odzieży czy jako stosowane w medycynie rozciągliwe czujniki przyklejane do skóry.

– W projekt będzie zaangażowanych sześcioro młodych naukowców – dodaje dr Winnicki. – Zespół jest interdyscyplinarny. Na bazie dotychczasowych doświadczeń przekonałem się, że ciekawe tematy naukowe można realizować tylko przy współpracy ze specjalistami z różnych dziedzin. Dlatego zespół stworzą naukowcy zajmujący się: inżynierią materiałową, ultradźwiękami, automatyzacją, optoelektroniką, elektroniką i wytrzymałością materiałów, będący absolwentami Wydziału Mechanicznego oraz Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki PWr.

W XI edycji programu „Lider” finansowanie zyskało w sumie 60 projektów na łączną kwotę blisko 85 mln zł. Maksymalna wysokość dofinansowania wynosiła 1,5 mln zł. Wśród laureatów są przedstawiciele 31 instytucji, a dominują młodzi badacze z Politechniki Warszawskiej, Akademii Górniczo-Hutniczej i Politechniki Wrocławskiej.

mic, lucy